JP2018512622A - Multiple image scattering device - Google Patents
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Abstract
本発明は、光学要素であって、光が要素の面に入射するときに、第１のイメージが第１の視角下において最適に見え、第２のイメージが第２の視角下において最適に見えるように、第１及び第２のイメージが、非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンによって少なくとも部分的に符号化される、光学要素に関する。本発明による要素は、特に、模造及び改竄に対して文書及び物品を保全するために有用である。The present invention is an optical element wherein a first image looks optimal under a first viewing angle and a second image looks optimal under a second viewing angle when light is incident on the surface of the element As such, the first and second images relate to an optical element that is at least partially encoded by a pattern of non-periodic, anisotropic surface relief microstructures. The element according to the invention is particularly useful for protecting documents and articles against counterfeiting and tampering.
Description
分野
本発明は、少なくとも２つのイメージが要素を傾斜又は回転させる際に観察され得る、パターン化された面レリーフ微細構造を有した光学要素に関する。本発明による要素は、特に、模造及び改竄に対して文書及び物品を保全するために有用である。
FIELD The present invention relates to an optical element having a patterned surface relief microstructure, where at least two images can be observed as the element is tilted or rotated. The element according to the invention is particularly useful for protecting documents and articles against counterfeiting and tampering.
発明の背景
技術の発展のため、偽造者は、今日、コピー機、スキャナ、及びプリンタなどの、先進的ツールにアクセスし、これらのツールにより、高品質を有する多くのセキュリティ特性の外観をコピー又は少なくとも模倣することが可能である。したがって、光学セキュリティ要素の１つの条件は、特性の複製が偽造者にとって困難であることである。このような要素の作製は特別でかつ非常に精巧な装置を必要とするが、光学的効果自体は、素人の眼でも容易かつ迅速に識別可能でなければならない。
BACKGROUND OF THE INVENTION Due to the development of technology, counterfeiters today have access to advanced tools, such as copiers, scanners, and printers, that allow them to copy or look at the appearance of many security properties with high quality. At least it can be imitated. Thus, one condition of the optical security element is that it is difficult for counterfeiters to duplicate properties. The production of such elements requires special and very sophisticated equipment, but the optical effect itself must be easily and quickly discernable by the amateur eye.
WO2007/131375は、要素を傾斜又は回転させる際に明確なポジティブ−ネガティブ切替で、例えばイメージ、写真、グラフィックス、又はレタリングの形の、高解像度光学情報を表示し、これにより、イメージの明らかなコントラスト反転をもたらすために異方性散乱を使用した光学要素を開示する。光学情報は、モノクロか又はカラーとして現れ得る。入射光との相互作用を引き起こす非周期的、異方性面レリーフ構造のため、イメージは、一般的なホログラム又はキネグラムの典型的な虹色なしで現れる。したがって、光学特性及び光学特性を検証する方法の指示が、素人に容易に説明され得る。 WO 2007/131375 displays high resolution optical information, eg in the form of images, photographs, graphics or lettering, with clear positive-negative switching when tilting or rotating an element, thereby making the image clear An optical element using anisotropic scattering to provide contrast inversion is disclosed. The optical information can appear as either monochrome or color. Due to the non-periodic, anisotropic surface relief structure that causes interaction with incident light, the image appears without the typical iridescence of a typical hologram or kinegram. Thus, the optical properties and instructions on how to verify the optical properties can be easily explained to an amateur.
依然として、偽造防止のための、光学セキュリティ要素における新規な識別可能な特性が常に必要である。 There remains a constant need for new identifiable properties in optical security elements to prevent counterfeiting.
概要
したがって、本発明の目的は、技術的手段なしで人が容易に検証することができる新規なセキュリティ特性を有した光学要素を提供することである。更なる目的は、このような光学的構成部品を製造する方法を提供することである。
SUMMARY Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical element with novel security properties that can be easily verified by a person without technical means. A further object is to provide a method of manufacturing such an optical component.
本発明の第１の態様によれば、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する領域を含む光学要素であって、光が要素の面に入射するときに、第１のイメージが第１の視角下において最適に見え、第２のイメージが第２の視角下において最適に見えるように、第１及び第２のイメージが、非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンによって少なくとも部分的に符号化される、光学要素が提供される。
第１及び第２の視角は、同一でない。
According to a first aspect of the present invention, an optical element comprising a region having an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure, wherein the first image is the first when light is incident on the surface of the element. The first and second images are at least in a pattern of non-periodic, anisotropic surface relief microstructures so that they look optimal under one viewing angle and the second image looks optimal under a second viewing angle. An optical element is provided that is partially encoded.
The first and second viewing angles are not the same.
「最適に見える」という用語は、イメージが最大コントラストで現れることを意味する。好ましくは、要素の構造は、第１のイメージが最適に見えるときに、第２のイメージは見えないか又はほとんど見えなく、第２のイメージが最適に見えるときに、第１のイメージは見えないか又はほとんど見えない。 The term “looks optimal” means that the image appears at maximum contrast. Preferably, the structure of the element is such that when the first image looks optimal, the second image is invisible or nearly invisible, and when the second image looks optimal, the first image is invisible. Or almost invisible.
それぞれ、第３の又は追加的な視角下において最適に見えるパターンによって符号化された３つ以上のイメージが存在し得る。個々のイメージが最適に見える視角は、互いに異なる。 There may be more than two images each encoded with a pattern that looks optimal under a third or additional viewing angle. The viewing angles at which individual images appear optimally differ from one another.
イメージの少なくとも１つの部分のための非周期的、異方性面レリーフ微細構造符号化は、下部区域から上部区域への及び上部区域から下部区域への遷移の面変調を有する領域を含むことが好ましい。好ましくは、面領域の第１の横方向に、２０マイクロメートル内毎に上部区域から下部区域への又はその逆への平均で少なくとも１つの遷移が存在し、好ましくは、追加的に、第１の方向に対して垂直である面領域の第２の横方向に、２００マイクロメートル内毎に上部区域から下部区域への又はその逆への平均で少なくとも１つの遷移が存在する。好ましくは、第１の方向は、異方性微細構造の対称方向と平行である。 The aperiodic, anisotropic surface relief microstructure encoding for at least one portion of the image may include regions having surface modulation of transitions from the lower area to the upper area and from the upper area to the lower area. preferable. Preferably there is an average of at least one transition from the upper section to the lower section or vice versa every 20 micrometers in the first lateral direction of the surface area, preferably in addition, the first There is an average of at least one transition from the upper section to the lower section or vice versa every 200 micrometers in the second lateral direction of the planar region perpendicular to the direction of. Preferably, the first direction is parallel to the symmetric direction of the anisotropic microstructure.
好ましくは、非周期的、異方性面レリーフ微細構造の平均構造深さが６０nmより大きく、より好ましくは、微細構造の平均構造深さが９０nmより大きい領域が存在する。色をもたらすために、微細構造の平均構造深さは、好ましくは１８０nmより大きく、より好ましくは３００nmより大きく、最も好ましくは４００nmより大きい。識別可能な色を提供するための平均構造深さの好ましい範囲は、１８０nm〜２３０nm、２４０nm〜２８０nm、２９０nm〜３４５nm、３６５nm〜３８０nm、及び４３０nm〜６００nmである。 Preferably, there is a region where the average structure depth of the aperiodic, anisotropic surface relief microstructure is greater than 60 nm, more preferably the average structure depth of the microstructure is greater than 90 nm. In order to provide color, the average structure depth of the microstructure is preferably greater than 180 nm, more preferably greater than 300 nm, and most preferably greater than 400 nm. Preferred ranges of average structural depth to provide distinguishable colors are 180 nm to 230 nm, 240 nm to 280 nm, 290 nm to 345 nm, 365 nm to 380 nm, and 430 nm to 600 nm.
本出願の文脈において、「イメージ」という用語は、任意の種類の光学情報、例えば、写真、マイクロテキストを含むテキスト、数、図画、バーコード、記号、文字、図、及びグラフィックスを指す。好ましくは、イメージは、写真、好ましくは顔の写真、テキスト、数、又はグラフィックスを表す。 In the context of this application, the term “image” refers to any type of optical information, eg, photographs, text including microtext, numbers, drawings, barcodes, symbols, characters, figures, and graphics. Preferably, the image represents a photograph, preferably a face photograph, text, number, or graphics.
イメージは、光学的コントラストで表示される場合にのみ知覚され得る。従来例のように、黒い紙の上に黒いインクで印刷された文字は、ほとんど見えない。したがって、文字が印刷される背景が文字の外観と光学的に異なることが重要である。文字が白い紙上に印刷される場合、知覚されるイメージは、白い背景上の黒い文字である。 An image can only be perceived when displayed with optical contrast. As in the conventional example, characters printed with black ink on black paper are hardly visible. Therefore, it is important that the background on which the characters are printed is optically different from the appearance of the characters. When letters are printed on white paper, the perceived image is black letters on a white background.
他方で、テキストは、例えばインクジェット又はレーザープリンタを使用して、白い紙の上に、黒い背景に白い文字で印刷され得る。この場合に実際に印刷されるものは、文字ではなく背景であり、文字の領域を除くすべての場所が印刷される。しかし、光学情報して知覚されるものは、テキストである。したがって、本出願の文脈において、唯一の違いがイメージコントラストであるならば、イメージは、同一のイメージとみなされる。特に、ポジティブ又はネガティブコントラストのイメージは、同じイメージとみなされる。本発明の異なる実施形態では、イメージは、第１の視角下においてポジティブコントラストで、別の視角下においてネガティブコントラストで現れ得る。このような状況では、ポジティブ及びネガティブコントラストイメージは、同じイメージとみなされ、本発明による第１及び２のイメージと混同されない。 On the other hand, the text can be printed on white paper with white letters on a black background, for example using an ink jet or laser printer. In this case, what is actually printed is the background, not the characters, and all the places except the character area are printed. However, what is perceived as optical information is text. Thus, in the context of this application, images are considered the same image if the only difference is image contrast. In particular, positive or negative contrast images are considered the same image. In different embodiments of the invention, the image may appear with positive contrast under a first viewing angle and with negative contrast under another viewing angle. In such a situation, the positive and negative contrast images are considered the same image and are not confused with the first and second images according to the invention.
テキストが白い紙の上に黒で印刷される上記の例では、文字は光学情報と、白い紙は背景と識別され得る。しかしながら、多くのイメージに対して、このような割り当てを行うことができない。例えば、イメージがモノクロのチェック模様である場合、情報が、白い背景上の黒い正方形からなるか又は黒い背景上の白い正方形からなるかどうか明らかではない。したがって、本出願の文脈において、「イメージ」という用語は、上記の例では文字及び背景並びにチェック模様のモノクロ部分などの、イメージの知覚に寄与するあらゆる部分を含むと理解される。 In the above example where the text is printed in black on white paper, the characters can be identified as optical information and the white paper as background. However, such an assignment cannot be made for many images. For example, if the image is a black and white check pattern, it is not clear whether the information consists of black squares on a white background or white squares on a black background. Thus, in the context of the present application, the term “image” is understood to include any part that contributes to the perception of the image, such as text and background in the above example, and a monochrome part of a checkered pattern.
本発明により異方性面レリーフ構造のパターンによって少なくとも部分的に符号化されるイメージは、以下イメージ単位と呼ばれる、正方形又は線などの、小さい単位に分割され得る。イメージ単位は、例えば異なるイメージの交互配置を可能にするために、互いに離れて間隔を置かれ得る。 An image that is at least partially encoded by the pattern of the anisotropic surface relief structure according to the present invention may be divided into smaller units, such as squares or lines, hereinafter referred to as image units. The image units can be spaced apart from each other, for example to allow interleaving of different images.
イメージは、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する及び有しない領域を含んだパターンによって符号化され得る。 The image can be encoded by a pattern that includes regions with and without aperiodic, anisotropic surface relief microstructures.
第１及び第２のイメージの領域は、要素の面上で重なり合っても又は分離してもよい。 The first and second image regions may overlap or separate on the face of the element.
好ましくは、第２のイメージは、第１のイメージの一部分又は全体の幾何学的変換として構築され得る、少なくとも１つの部分を含む。好ましくは、第１及び第２のイメージのそれらの部分に、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する領域が存在する。幾何学的変換の例としては、平行移動、ミラーリング、回転、スケーリング、及び点反転が挙げられる。幾何学的変換はまた、任意の順序の上述の変換のうちの１つ以上の組み合わせであってもよい。幾何学的変換によって第１のイメージから構築される第２のイメージの利点は、光学要素を傾斜又は回転させる際に何が起こるかを一般人に容易に説明できることである。関連した幾何学的変換を説明すればよいので、第１及び第２のイメージの内容を説明する必要がない。例えば、説明は「第１の視角下において現れる第１のイメージが存在し、要素を回転又は傾斜させる際に、ミラーリングされた、同じイメージが現れる」とすることができる。このような容易な指示は、何人でも記憶することができ、したがって、このような特性を使用した光学セキュリティ要素は、誰でも容易に検証することができる。 Preferably, the second image includes at least one portion that can be constructed as a portion of the first image or as an overall geometric transformation. Preferably, there are regions having non-periodic, anisotropic surface relief microstructures in those portions of the first and second images. Examples of geometric transformations include translation, mirroring, rotation, scaling, and point inversion. The geometric transformation may also be a combination of one or more of the above transformations in any order. The advantage of the second image constructed from the first image by geometric transformation is that it can be easily explained to the public what happens when the optical element is tilted or rotated. Since the related geometric transformations need only be described, it is not necessary to describe the contents of the first and second images. For example, the description may be “the first image that appears under a first viewing angle exists, and the same mirrored image appears when the element is rotated or tilted”. Such an easy indication can be stored by any number of people, and thus an optical security element using such characteristics can be easily verified by anyone.
好ましい実施形態では、第２のイメージは、第１のイメージ又は第１のイメージの一部分から変形によって構築され得る少なくとも１つの部分を含む。 In a preferred embodiment, the second image includes at least one portion that can be constructed by deformation from the first image or a portion of the first image.
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による要素を含む要素を製造する方法が提供される。光が要素の面に入射するときに、第１のイメージが第１の視角下において最適に見え、第２のイメージが第２の視角下において最適に見える特性を有する光学要素を製造する方法は、要素上に非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンをもたらし、その結果、パターンが、微細構造の異なる異方性方向の領域を含み、第２のイメージの情報内容を符号化するパターンが、第１のイメージの情報内容を符号化するパターンにおいて使用されない異方性方向を有した少なくとも１つの領域を有すること、を含む。 According to a second aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing an element comprising an element according to the first aspect of the invention. A method of manufacturing an optical element having the characteristics that when the light is incident on the surface of the element, the first image looks optimal under a first viewing angle and the second image looks optimal under a second viewing angle. Resulting in a non-periodic, anisotropic surface relief microstructure pattern on the element, so that the pattern includes regions of different anisotropy direction of the microstructure and encodes the information content of the second image The pattern has at least one region with an anisotropic direction that is not used in the pattern encoding the information content of the first image.
発明の詳細な説明
本発明による要素の光学的効果は、異方性の光散乱に基づく。図１．１及び図１．２は、等方性の光散乱と異方性の光散乱との間の違いを示す。
Detailed description of the invention The optical effect of the element according to the invention is based on anisotropic light scattering. Figures 1.1 and 1.2 show the difference between isotropic and anisotropic light scattering.
等方性散乱面での散乱は、方位方向が好ましくない。図１．１に指示されるように、平行な入射光１は、特徴的な軸対称出力光分布及び特徴的な発散角度４を有して、散乱面２で新しい出射方向３に方向転換される。
Scattering on the isotropic scattering surface is not preferable in the azimuth direction. As indicated in FIG. 1.1,
異方性散乱面の場合には、光は、好ましい方位方向に散乱する。図１．２では、平行な入射光１は、異方性散乱面５に衝突し、特徴的な出力光分布７を有して新しい出射方向６に方向転換される。
In the case of an anisotropic scattering surface, light is scattered in a preferred azimuth direction. In FIG. 1.2, the
本発明の文脈において、異方性方向という用語は、層の平面内の局所的な対称軸、例えば微細構造の溝又はくぼみに沿った方向を意味する。 In the context of the present invention, the term anisotropic direction means a direction along a local symmetry axis in the plane of the layer, for example a microstructured groove or indentation.
面が、図２の方向１０、１１のような、局所的に異なる異方性方向を有する異方性構造のパターンを含む場合、パターンの個々の領域は異なる方向に入射光を散乱させる。パターンは、このとき、斜めからの観察によって又は斜入射光を使用することによって、認識され得る。
If the surface includes a pattern of anisotropic structure having locally different anisotropic directions, such as
一般的に、イメージは、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する及び有しない領域を含んだパターンによって符号化され得る。非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有しない領域は、異なる面特性を有することができる。例えば、それらは、等方性散乱することができるか、反射することができるか、又は周期的等方性若しくは異方性構造を有することができる。更に、例えば、対応する領域が任意の色又は白黒で印刷される場合に、これらの領域は、特定の可視波長範囲又は全可視波長範囲（単数又は複数）の光を吸収することができる。イメージは、異なる領域にこれらの面特性のうちのいくらかを含むことができる。 In general, an image can be encoded by a pattern that includes regions with and without aperiodic, anisotropic surface relief microstructures. Regions that do not have an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure can have different surface characteristics. For example, they can be isotropically scattered, reflected, or have a periodic isotropic or anisotropic structure. Further, for example, when the corresponding areas are printed in any color or black and white, these areas can absorb light in a specific visible wavelength range or the entire visible wavelength range (s). The image can include some of these surface characteristics in different regions.
図３．１は、異なる光学的特性の領域によって符号化されたイメージ２０の一例を示す。図３．１に示される車は、異なる光学特性によって各々符号化された、異なる部分を含む。車の車体２３を表す領域は、例えば、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有することができる。窓２３に対応する領域は、等方性散乱することができる。車輪２４は、インク、例えば黒いインク、で印刷され得る。リム２５は、周期的異方性微細構造を有し、背景２１は反射することができる。
FIG. 3.1 shows an example of an
図３．２は、上記と同じ車でイメージ３０を示すが、共に非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有することができる、２種類の領域のみによって符号化される。２つの領域の異方性方向は、互いに異なる。例えば、車体３２及び車輪３４を表す領域は、同じ異方性方向を有するが、窓３３、リム３５、及び背景は、別の異方性方向を有する。
FIG. 3.2 shows the
イメージを表すパターンが、図３．２のパターンのように、異なる異方性方向の非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有した少なくとも２つの領域を含む場合、２つの異方性方向は、好ましくは８０度と１００度との間の角度、より好ましくは８５度と９５度との間の角度、最も好ましくは９０度の角度異なる。このようなパターンを含む光学要素は、要素を傾斜又は回転させる際に明確なポジティブ−ネガティブ切替を示す。 If the pattern representing the image includes at least two regions with non-periodic, anisotropic surface relief microstructures of different anisotropic directions, such as the pattern of FIG. 3.2, two anisotropic directions Is preferably an angle between 80 and 100 degrees, more preferably an angle between 85 and 95 degrees, and most preferably an angle of 90 degrees. Optical elements that include such patterns exhibit a clear positive-negative switch when tilting or rotating the element.
本発明の一例が、図４．１〜４．５に示される。図４．１には、第１及び第２のイメージを符号化する、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する領域を含んだ、光学的構成部品４０が示される。第１のイメージは、微細構造４２を有する背景上の微細構造４３のパターン４１によって表された文字「Ａ」である。微細構造４２及び４３は、異方性方向が異なり、互いに９０度の角度になる。例えば、微細構造４３の異方性方向は、４５度で配向されて、微細構造４６は、基準方向に対して１３５度で配向される。第２のイメージは、微細構造４５を有する背景上の微細構造４６のパターン４４によって表された文字「Ｂ」である。微細構造４５及び４６は、異方性方向が異なり、互いに９０度の角度になる。例えば、微細構造４５の異方性方向は、０度で配向されて、微細構造４６は、上記の基準方向に対して９０度で配向される。イメージ４１に関する微細構造の異方性方向は、イメージ４４の異方性方向に対して４５度回転する。図４に関して上述された微細構造は、非周期的、異方性面レリーフ微細構造である。
An example of the present invention is shown in FIGS. 4.1-4.5. FIG. 4.1 shows an
図４．２は、第１のイメージ５１が最適に見える第１の視角下における光学要素４０の外観５０を示す。観察者には、明るい背景上に暗い文字「Ａ」が見え、文字は、この場合には、ポジティブコントラストとみなされる。図４．３は、第１のイメージ５１が最適に見える別の視角下における光学要素４０の外観５４を示す。観察者には、暗い背景上に明るい文字「Ａ」が見え、したがって、文字は、ネガティブコントラストで現れる。
FIG. 4.2 shows the
図４．４は、第２のイメージ６１が最適に見える第２の視角下における光学要素４０の外観６０を示す。観察者には、明るい背景上に暗い文字「Ｂ」が見え、したがって、文字は、ポジティブコントラストで現れる。図４．５は、第２のイメージ６１が最適に見える別の視角下における光学要素４０の外観６４を示す。観察者には、暗い背景上に明るい文字「Ｂ」が見え、したがって、文字は、ネガティブコントラストで現れる。
FIG. 4.4 shows the
一般的に、第１及び第２のイメージに関する微細構造の異方性方向は、どのような角度で異なってもよい。しかしながら、共に非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有した、第１のイメージに関する区域及び第２のイメージに関する区域が存在することが好ましく、その結果、第１及び第２のイメージの前記区域の異方性方向は、２２．５度と６７．５度との間の角度、より好ましくは３０度と６０度との間の角度、最も好ましくは４０度と５０度との間の角度異なる。 In general, the anisotropy direction of the microstructure for the first and second images may differ at any angle. However, it is preferred that there be an area for the first image and an area for the second image, both of which have an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure, so that said areas of the first and second images The anisotropy direction of the zone is an angle between 22.5 and 67.5 degrees, more preferably an angle between 30 and 60 degrees, most preferably an angle between 40 and 50 degrees. Different.
本発明の好ましい実施形態では、第２のイメージは、第１のイメージの一部分又は全体の幾何学的変換として構築され得る、少なくとも１つの部分を含む。好ましくは、第１及び第２のイメージのそれらの部分に、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する領域が存在する。幾何学的変換の例としては、平行移動、ミラーリング、回転、スケーリング、及び点反転が挙げられる。回転又はスケーリングの中心は、どこにあってもよく、特に、イメージの領域の内側又は外側にすることができる。好ましくは、スケーリングの中心は、イメージの中心と一致する。同様に、点反転のための反転中心は、イメージの領域の内側又は外側にすることができる。また、ミラーリング動作のための鏡面線は、どこにあってもよく、特に、イメージの領域の内側又は外側にすることができる。幾何学的変換はまた、任意の順序の上述の変換のうちの１つ以上の組み合わせであってもよい。鏡面対称イメージは、鏡映動作の結果とみなされてはならない。例えば、「Ａ」、「Ｈ」、「Ｉ」、「Ｍ」、「Ｏ」、「Ｔ」、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」、「Ｘ」のような字は、鏡面対称であるが、鏡映動作は、平行移動及び回転の組み合わせとすることもできる。幾何学的変換は、イメージを符号化することができる面レリーフ微細構造に関するのではなく、イメージに関するだけである。例えば、幾何学的変換が特定の角度での回転を含む場合、第２のイメージの領域の異方性方向は、第１のイメージの対応する領域に対して同じ角度で回転する必要はない。第２の例として、幾何学的変換がスケーリング動作を含む場合、この動作はイメージに関連するだけであり、微細構造がスケーリングされる必要はない。 In a preferred embodiment of the present invention, the second image includes at least one portion that can be constructed as a portion of the first image or the entire geometric transformation. Preferably, there are regions having non-periodic, anisotropic surface relief microstructures in those portions of the first and second images. Examples of geometric transformations include translation, mirroring, rotation, scaling, and point inversion. The center of rotation or scaling can be anywhere, and in particular can be inside or outside the region of the image. Preferably, the center of scaling coincides with the center of the image. Similarly, the center of inversion for point inversion can be inside or outside the region of the image. Also, the specular line for the mirroring operation can be anywhere, and in particular can be inside or outside the region of the image. The geometric transformation may also be a combination of one or more of the above transformations in any order. A mirror-symmetric image should not be considered a result of a mirror operation. For example, characters such as “A”, “H”, “I”, “M”, “O”, “T”, “U”, “V”, “W”, “X” are mirror-symmetrical. However, the mirroring operation can be a combination of translation and rotation. The geometric transformation is only about the image, not the surface relief microstructure that can encode the image. For example, if the geometric transformation includes rotation at a certain angle, the anisotropic direction of the region of the second image need not rotate at the same angle relative to the corresponding region of the first image. As a second example, if the geometric transformation includes a scaling operation, this operation is only related to the image and the microstructure need not be scaled.
イメージの異なる部分は、個々に変換され得る。例えば、数の各々の数字は、異なるスケーリングの中心でスケーリングされ得る。 Different parts of the image can be converted individually. For example, each number in the number can be scaled with a different scaling center.
図５は、本発明による光学要素２９の一例を示し、第２のイメージ２８が、平行移動によって、車である第１のイメージ２７から構築される。第１及び第２のイメージ間の唯一の違いは、位置、及び車の車体２２、２６の領域における非周期的、異方性面レリーフ微細構造の、例えば４５度異なる、異方性方向である。車の他の領域は、図３．１に関して述べられた特性と同じ特性を有することができ、すなわち、窓２３に対応する領域が、等方性散乱することができ、車輪２４がインク、例えば黒いインク、で印刷され、リム２５が周期的異方性微細構造を有し、背景２１が反射することができることを意味する。その結果、第１のイメージの車の車体が、したがって第１のイメージ自体もまた、第１の視角下において最適に見え、第２のイメージの車の車体が、したがって第２のイメージ自体もまた、第２の視角下において最適に見える。
FIG. 5 shows an example of an
図６は、本発明の一例として、光学要素７０を示し、第２のイメージ７２が、平行移動及びスケーリングによって第１のイメージ７１から構築され、イメージ７１が視角に応じて異なる位置で縮小又は拡大スケールで現れることを意味する。幾何学的変換はまた、第１のイメージの領域の外側にスケーリング中心を有したスケーリングとすることができる。例では、第１のイメージ７１の数「１０」の数字に対応する領域７４並びに背景７３は、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有し、異方性方向が、例えば、９０度異なる。イメージ７２もまた、それぞれ数「１０」の数字及び背景を表す領域７６及び７５を有した、非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンによって符号化される。領域７５及び７６の異方性方向は、例えば、９０度異なることができる。数字７４、７６の領域における異方性方向は、４５度異なることができる。同様に、背景７３、７５における異方性方向は、４５度異なることができる。したがって、第１のイメージは、第１の視角下において最適に見え、第２のイメージは、第２の視角下において最適に見える。数字及び背景の微細構造のため、イメージ７１及び７２は、視角に応じて、ポジティブイメージ及びネガティブイメージとして現れる。
FIG. 6 shows an
図７は、本発明の一例として、光学要素７９を示し、第２のイメージ７７が、平行移動及び回転によって第１のイメージ７１から構築される。例では、第１のイメージ７１の数「１０」の数字に対応する領域７４並びに背景７３は、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有し、異方性方向が、例えば、９０度異なる。イメージ７７もまた、それぞれ数「１０」の数字及び背景を表す領域７６及び７５を有した、非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンによって符号化される。領域７５及び７６の異方性方向は、例えば、９０度異なることができる。数字７４、７６の領域における異方性方向は、４５度異なることができる。同様に、背景７３、７５における異方性方向は、４５度異なることができる。したがって、第１のイメージは、第１の視角下において最適に見え、第２のイメージは、第２の視角下において最適に見える。数字及び背景の微細構造のため、イメージ７１及び７２両方は、視角に応じて、ポジティブイメージ及びネガティブイメージとして現れる。
FIG. 7 shows an
イメージの情報内容は、イメージ単位に分割され得る。第１の、第２の、又は追加的なイメージに割り当てられたイメージ単位は、特定の領域を共有するように、分布させることができる。このようにして、実質的に同じ位置に異なるイメージを配置することが可能であり、その結果、イメージは、部分的に又は完全に重なり合う。イメージ単位は、多角形、好ましくは正多角形、又は円などの、任意の形状を有することができる。好ましい形状は、正方形、長方形、台形、三角形、六角形、円である。図８．１は、第１又は第２のイメージの情報内容に割り当てられる、六角形に分割された領域を示す。例示的な割り当ては、六角形の内側の数１及び２によって指示される。図８．２は、六角形に分割された領域の一例を示し、３つのイメージの情報内容間で六角形のイメージ単位を分配する。例示的な割り当ては、六角形の内側の数１、２及び３によって指示される。図８．３は、それぞれ、第１及び第２のイメージの情報内容に割り当てられた、正方形の一例を示す。図８．４では、交互ストライプが、それぞれ、第１及び第２のイメージに割り当てられる。異なるイメージの情報内容に対応するイメージ単位は、いろいろな方法で、例えば図８．４の、交互線で、配列されるか、又は例えば図８．３の、行及び／若しくは列で、若しくはより複雑な分布で配列され得る。
The information content of the image can be divided into image units. The image units assigned to the first, second, or additional images can be distributed so as to share a specific area. In this way, it is possible to place different images at substantially the same location, so that the images partially or completely overlap. The image unit can have any shape, such as a polygon, preferably a regular polygon, or a circle. Preferred shapes are square, rectangle, trapezoid, triangle, hexagon, and circle. FIG. 8.1 shows a hexagonal divided area that is assigned to the information content of the first or second image. An exemplary assignment is indicated by the
異なるイメージの情報内容に関するイメージ単位は、サイズ、形状、及び数を異にすることができる。例えば、図８．５の例のように、円の領域は、第１のイメージの情報内容を符号化するために使用され、円の領域の間の領域は、第２のイメージの情報内容を符号化するために使用され得る。別の例は、図８．６に示され、台形状の単位が、第１のイメージの情報内容に割り当てられ、三角形状の単位が、第２のイメージの情報内容に割り当てられる。異なるイメージのイメージ単位を含む領域では、例えば図８．６の台形単位及び三角形単位の総面積などの、異なるイメージの情報内容を符号化するイメージ単位の総面積は、異なってもよい。これにより、異なるイメージの光学的コントラストを制御して、したがって光学印象のバランスをとることが可能となる。例えば、１つのイメージが非常に弱く見え、別のイメージが非常に高いコントラストで見えしたがって優位であることが可能である。多くの用途で、個々のイメージに割り当てられたイメージ単位の総面積は、略同じである。個々のイメージに割り当てられたイメージ単位の総面積が等しくバランスをとらない場合には、最も小さい総面積に対する最も大きい総面積の比は、好ましくは１．３：１以上であり、より好ましくは１．６：１以上であり、最も好ましくは２：１以上である。 Image units relating to information content of different images can vary in size, shape, and number. For example, as in the example of FIG. 8.5, the circle region is used to encode the information content of the first image, and the region between the circle regions contains the information content of the second image. Can be used to encode. Another example is shown in FIG. 8.6 where a trapezoidal unit is assigned to the information content of the first image and a triangular unit is assigned to the information content of the second image. In a region including image units of different images, the total area of image units for encoding information contents of different images, such as the total area of trapezoidal units and triangular units in FIG. 8.6, may be different. This makes it possible to control the optical contrast of the different images and thus balance the optical impression. For example, it is possible that one image looks very weak and another image looks very high contrast and is therefore superior. In many applications, the total area of image units assigned to individual images is approximately the same. If the total area of image units allocated to individual images is not balanced, the ratio of the largest total area to the smallest total area is preferably 1.3: 1 or more, more preferably 1. .6: 1 or more, most preferably 2: 1 or more.
イメージ単位はまた、ディザリングによってイメージの知覚グレーレベルを調整するために使用され、これは、領域の明るさが多数のイメージ単位の平均値であることを意味する。グレーレベルに平均化させるイメージ単位は、例えば、それぞれ、特定の視角で、暗い又は明るいと知覚され得る２つの異なる異方性方向を有することができ、観察者の眼が、グレーの印象に平均化する。好ましくは、本発明による光学要素において使用されるイメージは、３つ以上のグレーレベルを符号化する非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有した領域を有する。非周期的、異方性面レリーフ微細構造が８つ以上、１６つ以上、３２つ以上、又は６４つ以上のグレーレベルを符号化するイメージが、より好ましい。 Image units are also used to adjust the perceived gray level of the image by dithering, which means that the brightness of the area is an average value of a number of image units. The image units that are averaged to gray levels can have, for example, two different anisotropic directions that can be perceived as dark or bright, respectively, at a particular viewing angle, so that the viewer's eyes average to a gray impression. Turn into. Preferably, the image used in the optical element according to the invention has a region with an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure that encodes more than two gray levels. More preferred are images where the aperiodic, anisotropic surface relief microstructure encodes 8 or more, 16 or more, 32 or more, or 64 or more gray levels.
図９．１〜９．５は、第１のイメージとしての文字「Ａ」及び第２のイメージとしての文字「Ｂ」が、互いに重なり合い、共に異なる異方性軸を有する非周期的、異方性面レリーフ微細構造によって符号化される一例を示す。例では、領域８０は、それぞれ、六角形８１の内側の数１又は六角形８２の内側の数２によって指示される、第１又は第２のイメージに割り当てられた六角形のイメージ単位に分けられる。図９．１は、六角形マトリックスの領域８０内における文字「Ａ」の所望の形状及び位置８３を示す。図９．２は、六角形マトリックスの領域８０内における文字「Ｂ」の所望の形状及び位置８４を示す。図９．３は、第１のイメージに割り当てられる六角形単位のパターン構成を示すが、第２のイメージに割り当てられた六角形は、数２によって指示される。図９．３の例では、文字「Ａ」の形状８３と重なり合うイメージ単位の部分は、網掛方向によって指示される第１の異方性方向８６を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有するが、重なり合わない領域は、第２の異方性方向８５を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する。図９．３の描画では、第１及び第２の方向は、互いに垂直とされる。文字「Ａ」と部分的に重なり合う六角形単位は、例えば重なり合うか又は重なり合わない領域のうちの大きいほうによって決定された、均一な異方性方向を有することができる。図９．３の描画において、例えば六角形８７において、対応する網掛方向によって指示されるように、良好なイメージ解像度のために、イメージ単位を重なり合う及び重なり合わない部分に分割して微細構造の対応する異方性方向を適用することが好ましい。
9.1 to 9.5 show that the letter “A” as the first image and the letter “B” as the second image overlap each other and both have anisotropy axes different from each other. An example encoded by a sex relief micro-structure is shown. In the example,
同じように、図９．４は、第２のイメージに割り当てられる六角形単位のパターン構成を示すが、第１のイメージに割り当てられた六角形は、数１によって指示される。文字「Ｂ」の形状８４と重なり合うイメージ単位の部分は、網掛方向によって指示される第３の異方性方向８９を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有するが、重なり合わない領域は、第４の異方性方向８８を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造を有する。図９．４の描画では、第３及び第４の方向は、互いに垂直とされる。文字「Ｂ」と部分的に重なり合う六角形単位のために、領域は、重なり合う及び重なり合わない部分に分割され、微細構造の対応する異方性方向が、図９．４の描画において対応する網掛方向によって指示される。第３の異方性方向８９は、好ましくは、第１の異方性方向８６に対して＋４５度又は−４５度の角度に配向される。第４の異方性方向８８は、好ましくは、第２の異方性方向８５に対して＋４５度又は−４５度の角度に配向される。
Similarly, FIG. 9.4 shows the pattern configuration of hexagonal units assigned to the second image, but the hexagon assigned to the first image is indicated by
図９．３及び図９．４の所望の文字Ａ及びＢの輪郭は、パターン構成の概念の例示のために示されるだけであり、イメージ単位の重なり合う及び重なり合わない部分への細分化のために発生するそれらの境界を除き、パターンの一部分を形成しない。 The contours of the desired letters A and B in FIG. 9.3 and FIG. 9.4 are shown only for illustration of the concept of pattern construction, and for subdivision of image units into overlapping and non-overlapping parts. Does not form part of the pattern, except for those boundaries that occur in
図９．５は、図９．３及び図９．４によるパターン構成から生じた、完全なパターンを示す。文字Ａ及びＢの形状は、重なり合う及び重なり合わない部分に細分化されたイメージ単位の内側の異なる微細構造方向の領域間の境界を除き、示されない。 FIG. 9.5 shows the complete pattern resulting from the pattern configuration according to FIGS. 9.3 and 9.4. The shapes of the letters A and B are not shown, except for the boundaries between the regions of different fine structure directions inside the image unit subdivided into overlapping and non-overlapping parts.
光が図９．５の非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンを含む光学要素に入射するとき、文字「Ａ」は、第１の視角下において最適に見え、文字「Ｂ」は、第２の視角下において最適に見える。両方の文字は、光学要素のほとんど同じ位置に見える。文字及び背景の領域内の微細構造のため、両方の文字は、視角に応じて、ポジティブイメージ及びネガティブイメージとして現れる。 When light is incident on an optical element that includes the aperiodic, anisotropic surface relief microstructure pattern of FIG. 9.5, the letter “A” looks optimally under the first viewing angle, and the letter “B” Looks optimal under the second viewing angle. Both letters appear in almost the same position on the optical element. Due to the fine structure in the character and background regions, both characters appear as positive and negative images depending on the viewing angle.
本発明の好ましい実施形態では、第２のイメージは、第１のイメージの少なくも１つの部分のスケーリングによって構築され得る、少なくとも１つの部分を含み、第１及び第２のイメージの領域が重なり合う。好ましくは、重なり合う領域は、イメージ単位に分けられ、その結果、第１、第２、又はそれ以上のイメージの部分が、上で説明したような異なるイメージ単位に割り当てられ得る。スケーリングの中心は、イメージの内側又は外側にすることができる。この場合には、第２のイメージは、第１のイメージの関連した部分の拡大又は縮小イメージとして現れる。好ましくは、光学的構成部品は、非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンによって少なくとも部分的に符号化され、それぞれ、第３の又は追加的な視角下において最適に見える第３又はそれ以上のイメージを含む。第２、第３、又はそれ以上の数のイメージの割り当ては、光学要素を回転又は傾斜させる際の関連したイメージの外観の順序に対応するようなものとなる。第２のイメージのように、第３又は追加的なイメージは、第１のイメージの少なくも１つの部分のスケーリングによって構築され得る、少なくとも１つの部分を含み、第１及び第３並びに任意追加的なイメージの領域が重なり合う。第２、第３、及び任意追加的なイメージの構築のためのスケーリングの中心は、好ましくは、互いに一致する。第２、第３、及び任意追加的なイメージの構築のための倍率は、互いに異なる。好ましくは、倍率は、イメージの順序に伴って単調増加又は減少する。光学要素を傾斜又は回転させるときに観察者が知覚する光学的効果は、それぞれ、イメージをズームイン又はアウトする効果である。図１０は、視角を変化させる際にズーム効果を提供する光学要素の一例を示す。光学要素９５は、図１０．１に示される、第１の視角下において最適に見える、第１のイメージ９６を含む。第１のイメージは、第１のサイズを有する数１０である。イメージは、第１の異方性方向を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造によって符号化される。図１０．１はまた、輪郭によって第２のイメージ９７、第３のイメージ９８、及び第４のイメージ９９を示す。第１、第２、第３、及び第４のイメージは、互いに部分的に重なり合う。好ましくは、重なり合う領域のイメージは、イメージ単位に分割され、その結果、個々のイメージの部分が、上で説明したような異なるイメージ単位に割り当てられ得る。第２、第３、及び第４のイメージの各々は、異なる倍率によって第１のイメージから構築され、その結果、イメージのサイズは、イメージ順に増加する。スケーリング中心は第１のイメージの中心と一致するが、上述したように任意の他の位置にあってもよい。第１、第２、第３、及び第４のイメージは、各々異なる異方性方向を有した、非周期的、異方性面レリーフ微細構造によって符号化される。数１０の外側の領域はまた、イメージの各々の異方性方向と異なる異方性方向を有した、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を含むことができる。しかしながら、４つのイメージの各々の背景であるこれらの領域は、任意の他の面特性を有することができる。第１の視角では、イメージ９６だけが最適に見え、イメージ９７、９８、及び９９は、第１のイメージ９６と比較して低いコントラストで見えるだけであるか又は見えない。例えば光学要素９５を更に傾斜させることによって調整され得る第２の視角では、イメージ９７が、図１０．２に示されるように、最適に見えるようになる。光学要素を更に傾斜させることによって、第３のイメージ９８が、第３の視角で最適に見えるようになり、第４のイメージ９９が、第４の視角で最適に見えるようになる。光学要素を連続的に傾斜させることによって、４つのイメージが、順番に見えるようになり、傾斜方向に応じてズームイン又はアウトの印象を与える。
In a preferred embodiment of the present invention, the second image includes at least one portion that can be constructed by scaling at least one portion of the first image, and the regions of the first and second images overlap. Preferably, the overlapping region is divided into image units so that the first, second or more image portions can be assigned to different image units as described above. The center of scaling can be inside or outside the image. In this case, the second image appears as an enlarged or reduced image of the relevant portion of the first image. Preferably, the optical component is at least partially encoded by a pattern of non-periodic, anisotropic surface relief microstructures, respectively, which is the third or higher that looks optimal under a third or additional viewing angle, respectively. Includes the above images. The assignment of the second, third or more number of images is such that it corresponds to the order of appearance of the associated images as the optical element is rotated or tilted. Like the second image, the third or additional image includes at least one part, which can be constructed by scaling at least one part of the first image, the first and third and optionally additional Areas of different images overlap. The scaling centers for the construction of the second, third and optionally additional images are preferably coincident with each other. The magnification for the construction of the second, third and optionally additional images is different from each other. Preferably, the magnification increases or decreases monotonically with image order. The optical effect perceived by the viewer when tilting or rotating the optical element is the effect of zooming in or out of the image, respectively. FIG. 10 shows an example of an optical element that provides a zoom effect when changing the viewing angle. The
本発明の別の好ましい実施形態では、第１のイメージは、立体感を有し、観察者によってある程度の奥行を有するものとして知覚されることを意味する。この場合、第２のイメージは、奥行反転イメージである。例えば、第１のイメージは、イメージの少なくとも１つの部分が、光学要素と観察者との間を意味する、光学要素の平面の上にあるという印象を与えることができる。この場合、第２のイメージは、光学要素平面の後にあるように見える少なくとも１つの部分を有する。好ましくは、第１及び第２のイメージの情報内容は、奥行知覚を除き、大部分同一である。イメージに特定の奥行感を与えるために当技術分野において公知のいくらかの設計方法が存在する。周知の例は、非押状態から押状態に外観を変化させることができる、コンピュータプログラムのユーザインタフェースにおいて使用されるボタンアイコンである。好ましくは、第１及び第２のイメージの重なり合う領域は、イメージ単位に分けられ、その結果、第１及び第２のイメージの部分が、上で説明したような異なるイメージ単位に割り当てられ得る。 In another preferred embodiment of the invention, the first image has a stereoscopic effect, meaning that it is perceived by the viewer as having some depth. In this case, the second image is a depth inverted image. For example, the first image can give the impression that at least one part of the image is on the plane of the optical element, meaning between the optical element and the viewer. In this case, the second image has at least one portion that appears to be behind the optical element plane. Preferably, the information contents of the first and second images are largely identical except for depth perception. There are a number of design methods known in the art to give the image a particular depth. A well-known example is a button icon used in a user interface of a computer program that can change its appearance from a non-pressed state to a pressed state. Preferably, the overlapping area of the first and second images is divided into image units, so that portions of the first and second images can be assigned to different image units as described above.
本発明の好ましい実施形態のうちの１つでは、第２のイメージは、第１のイメージの少なくとも１つの部分のミラーリングによって構築され得る、少なくとも１つの部分を含む。鏡面線は、任意の位置にあり、任意の方向を有することができる。好ましくは、第１のイメージから第２のイメージへの幾何学的変換は、平行移動を含む。したがって、鏡面線が第１のイメージの領域の外側にある場合でも、第２のイメージは、第１のイメージと完全に又は部分的に重なり合うことができる。好ましくは、重なり合う領域は、イメージ単位に分けられ、その結果、第１、第２、又はそれ以上のイメージの部分が、上で説明したような異なるイメージ単位に割り当てられ得る。図１１は、本発明による光学要素９０の一例を示し、図１１．２の第２のイメージ９２が、図１１．１の第１のイメージ９１の鏡像であり、第１及び第２のイメージの両方が、異なる視角で、同じ位置に現れる。要素を傾斜又は回転させることによって、観察者は、イメージと鏡像との間を切り替えることができる。加えて、イメージ及び鏡像は、適切な視角の調整のために要素を傾斜又は回転させる際に、図１１．３及び図１１．４のネガティブイメージ９３、９４として現れる。観察のための異なる視角は、光学要素の異なる視点によって、図１１に指示される。光学特性の検証は角度の測定のためのツールを必要とし、検証プロセスは複雑でかつ時間がかかってしまうので、観察者に適切な視角に関する詳細な指示をする必要がない。それぞれの視角範囲が調整されるような配向であるならば第１及び第２のイメージがポジティブ及びネガティブイメージとして自動的に現れるので、光学特性の検証が可能であるように、観察者が必要とする唯一の指示は、要素を回転及び傾斜させることである。同じ位置でのイメージ及び鏡像の重なり合わせには、視角の変化によるイメージの鏡像への遷移という驚くべき効果がある。当然、鏡像を光学要素の他のどこかに位置付けることも可能である。
In one of the preferred embodiments of the present invention, the second image includes at least one portion that can be constructed by mirroring at least one portion of the first image. The specular line can be at any position and have any direction. Preferably, the geometric transformation from the first image to the second image includes a translation. Thus, even if the specular line is outside the region of the first image, the second image can overlap completely or partially with the first image. Preferably, the overlapping region is divided into image units so that the first, second or more image portions can be assigned to different image units as described above. FIG. 11 shows an example of an
一定の間隔の後に構造自体を繰り返し、したがって周期の構造が既知ならば予測可能である周期的構造とは対照的に、非周期的構造の面プロファイルは、構造の既知の部分から離れたところでは予測できない。非周期的である面プロファイルの決定のために、自己相関関数及び関連する自己相関長さが使用され得る。面プロファイルの自己相関関数は、平面において距離ｘで空間的に分離された２つの点に対する、面プロファイルの予測可能性のための尺度として理解され得る。 In contrast to a periodic structure that repeats itself after a certain interval and is therefore predictable if the structure of the period is known, the surface profile of an aperiodic structure is far from a known part of the structure. can not predict. The autocorrelation function and the associated autocorrelation length can be used for the determination of the surface profile that is aperiodic. The autocorrelation function of the surface profile can be understood as a measure for the predictability of the surface profile for two points spatially separated by a distance x in the plane.
面レリーフ微細構造プロファイルなどの関数Ｐ（ｘ）の自己相関関数ＡＣ（ｘ）は、
と定められる。
The autocorrelation function AC (x) of the function P (x) such as the surface relief microstructure profile is
It is determined.
非周期的又は非決定的面プロファイルでは、自己相関関数は、ｘの増加と共に急速に減衰する。他方で、例えば格子に見られる決定的面プロファイルでは、自己相関関数は、周期的な関数で変調されて、振幅は減衰しない。 For non-periodic or non-deterministic surface profiles, the autocorrelation function decays rapidly with increasing x. On the other hand, in the deterministic surface profile found, for example, in a grating, the autocorrelation function is modulated with a periodic function and the amplitude does not decay.
自己相関関数を用いて、単一の特徴的な数である、自己相関長さＬが、定められ得る。自己相関長さＬは、自己相関関数の包絡線が特定の閾値まで減衰する長さである。本目的のために、ＡＣ（ｘ＝０）の１０％の閾値が、好適であることが判明した。 Using the autocorrelation function, a single characteristic number, autocorrelation length L, can be determined. The autocorrelation length L is a length at which the envelope of the autocorrelation function attenuates to a specific threshold value. For this purpose, a threshold of 10% for AC (x = 0) has been found to be suitable.
本発明の文脈において、非周期的、異方性面レリーフ微細構造が、自己相関長さ内でｘ＝０でＡＣの１０％まで減衰する包絡線を有した平均化された１次元自己相関関数ＡＣ（ｘ）を少なくとも１つの方向に有することが好ましく、自己相関長さが、***及びくぼみなどの、上部及び下部区域の隣接する遷移間の横方向の平均距離の３倍未満である。好ましくは、１つの方向は、異方性方向に対して垂直である。好ましくは、異方性面レリーフ微細構造がまた、異方性方向ｙに沿って変調され、その結果、平均化された自己相関関数ＡＣ（ｙ）の包絡線は、自己相関長さ内でｙ＝０でＡＣの１０％まで減衰し、自己相関長さが、異方性方向に沿った上部及び下部区域の隣接する遷移間の横方向の平均距離の３倍未満である。 In the context of the present invention, an averaged one-dimensional autocorrelation function with an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure having an envelope that decays to 10% of AC at x = 0 within the autocorrelation length It is preferred to have AC (x) in at least one direction and the autocorrelation length is less than three times the lateral average distance between adjacent transitions of the upper and lower sections, such as ridges and depressions. Preferably, one direction is perpendicular to the anisotropic direction. Preferably, the anisotropic surface relief microstructure is also modulated along the anisotropic direction y so that the envelope of the averaged autocorrelation function AC (y) is y within the autocorrelation length. Attenuates to 10% of AC at = 0 and the autocorrelation length is less than 3 times the lateral average distance between adjacent transitions of the upper and lower sections along the anisotropic direction.
自己相関長さが上部及び下部区域の隣接する遷移間の横方向の平均距離の２倍未満である面レリーフ微細構造が、より好ましい。自己相関長さが上部及び下部区域の隣接する遷移間の横方向の平均距離より短い面レリーフ微細構造が、更に好ましい。 More preferred are surface relief microstructures whose autocorrelation length is less than twice the average lateral distance between adjacent transitions in the upper and lower sections. Even more preferred are surface relief microstructures whose autocorrelation length is less than the lateral average distance between adjacent transitions in the upper and lower sections.
好ましくは、自己相関長さ（Ｌ）は、上部及び下部区域の隣接する遷移間の横方向の平均距離の１００分の１より大きい。 Preferably, the autocorrelation length (L) is greater than one hundredth of the average lateral distance between adjacent transitions in the upper and lower sections.
コポリマーにおける自己組織化又はディウェッティング、レーザーアブレーション、電子又はイオンビームリソグラフィー、及びナノインプリントリソグラフィーなどの、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を生成するために使用され得る、いろいろな公知の方法が存在する。微細構造は、例えば、微細構造を包含するエンボス加工ツールを使用したエンボス加工によって簡単に複製され得る。 A variety of known methods that can be used to generate non-periodic, anisotropic surface relief microstructures, such as self-assembly or dewetting in copolymers, laser ablation, electron or ion beam lithography, and nanoimprint lithography Exists. The microstructure can be easily replicated, for example, by embossing using an embossing tool that includes the microstructure.
非周期的、異方性面レリーフ微細構造を製造する好ましい方法は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる、国際特許出願WO 01/29148に説明される。方法は、いわゆるモノマーコルゲーション（ＭＣ）技術を使用する。ＭＣ技術は、基板に適用された特殊な混合物又はブレンドの相分離が架橋によって、例えば紫外線放射への暴露によって、誘起されるという事実に依拠する。非架橋成分のその後の除去により、特殊な面トポロジーを有した構造が残る。ＭＣ層という用語は、この技術により調製された層のために使用される。微細構造の異方性は、例えば液晶混合物が使用される場合に達成され、下にあるアラインメント層によってアラインメントされ得る。配向パターンを有するアラインメント層を使用することによって、パターン化された、非周期的、異方性面レリーフ微細構造を作製することが可能である。 A preferred method of producing an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure is described in International Patent Application WO 01/29148, the contents of which are hereby incorporated by reference. The method uses the so-called monomer corrugation (MC) technique. MC technology relies on the fact that the phase separation of a special mixture or blend applied to the substrate is induced by crosslinking, for example by exposure to ultraviolet radiation. Subsequent removal of non-crosslinked components leaves a structure with a special surface topology. The term MC layer is used for layers prepared by this technique. Microstructural anisotropy is achieved, for example, when a liquid crystal mixture is used and can be aligned by the underlying alignment layer. By using an alignment layer with an orientation pattern, it is possible to create a patterned, aperiodic, anisotropic surface relief microstructure.
WO 2006/007742は、特定の観察角度下においてパステル色の外観を生成する、修正されたＭＣ層及び層構造をもたらすための方法を開示する。 WO 2006/007742 discloses a method for producing a modified MC layer and layer structure that produces a pastel appearance under a specific viewing angle.
WO2007/131375は、上部及び下部水平域を有した非周期的、異方性面レリーフ微細構造をもたらす方法を開示し、格子によってもたらされる色とは対照的に、光の入射角度によってほとんど変化しないパステル色をもたらすことを可能にする。面の異なる区域が異なる深さの構造を有することができるので、このような構造によって散乱する本来は白色の光は、散乱する区域に応じて、異なる色に変化することができる。 WO2007 / 131375 discloses a method for providing an aperiodic, anisotropic surface relief microstructure with upper and lower horizontal regions, which varies little with the angle of incidence of light as opposed to the color provided by the grating Allows to bring pastel colors. Since different areas of the surface can have different depth structures, the inherently white light scattered by such structures can change to different colors depending on the area being scattered.
好ましくは、方法は、基板上に薄いフォトアラインメントフィルムをコーティングする工程と、フォトアラインメントフィルムの個々の領域を異なる偏光方向の直線偏光のＵＶ光に暴露することにより配向パターンをもたらす工程と、フォトアラインメントフィルムの上部に架橋可能及び非架橋可能な液晶材料のブレンドをコーティングする工程と、液晶ブレンドを架橋する工程と、例えば適切な溶媒を使用して、非架橋材料を除去する工程と、を含む。 Preferably, the method comprises coating a thin photoalignment film on the substrate, exposing individual regions of the photoalignment film to linearly polarized UV light of different polarization directions, and providing an alignment pattern; Coating the top of the film with a blend of crosslinkable and non-crosslinkable liquid crystal material, cross-linking the liquid crystal blend, and removing the non-crosslinkable material using, for example, a suitable solvent.
液晶ブレンドの架橋は、化学光への暴露によって行われることが好ましい。架橋プロセスは、液晶プレポリマーの相分離及び架橋を誘起する。微細コルゲート化された薄いフィルムの基本原理及び光学挙動は、例えば、国際特許出願WO-A-01/29148に開示される。 The cross-linking of the liquid crystal blend is preferably performed by exposure to actinic light. The crosslinking process induces phase separation and crosslinking of the liquid crystal prepolymer. The basic principle and optical behavior of a finely corrugated thin film are disclosed, for example, in international patent application WO-A-01 / 29148.
追加的な工程では、コルゲート化された面の下方ゾーンおける層の材料が取り除かれ、下にある基板の一部分が解放されるまで、面レリーフ微細構造を含む層の厚さは、ウェット又はドライエッチングによって低減される。その後、基板が、ドライ又はウェットエッチングによって、コルゲート化された層の解放された部分を通じてエッチングされる。このプロセスにより、コルゲート化された層の微細構造は、構造の上部及び下部区域である、２つの水平域を有したバイナリ構造として基板に転写される。 In an additional step, the thickness of the layer containing the surface relief microstructure is wet or dry etched until the layer material in the lower zone of the corrugated surface is removed and a portion of the underlying substrate is released. Is reduced. Thereafter, the substrate is etched through the freed portion of the corrugated layer by dry or wet etching. By this process, the corrugated layer microstructure is transferred to the substrate as a binary structure with two horizontal areas, the upper and lower areas of the structure.
基板にエッチングされた微細構造の深さは、基板のエッチング時間及びエッチング速度に左右される。結果として、エッチング時間を制御することによって微細構造の深さを調整することが可能である。好ましくは、コピーされた微細構造の平均構造が６０nmより大きく、より好ましくは、コピーされた微細構造の深さが９０nmより大きい領域が存在する。色をもたらすために、微細構造の平均構造深さは、好ましくは１８０nmより大きく、より好ましくは３００nmより大きく、最も好ましくは４００nmより大きい。識別可能な色を提供するための平均構造深さの好ましい範囲は、１８０nm〜２３０nm、２４０nm〜２８０nm、２９０nm〜３４５nm、３６５nm〜３８０nm、及び４３０nm〜６００nmである。 The depth of the microstructure etched into the substrate depends on the etching time and etching rate of the substrate. As a result, it is possible to adjust the depth of the microstructure by controlling the etching time. Preferably there is a region where the average structure of the copied microstructure is greater than 60 nm, more preferably the depth of the copied microstructure is greater than 90 nm. In order to provide color, the average structure depth of the microstructure is preferably greater than 180 nm, more preferably greater than 300 nm, and most preferably greater than 400 nm. Preferred ranges of average structural depth to provide distinguishable colors are 180 nm to 230 nm, 240 nm to 280 nm, 290 nm to 345 nm, 365 nm to 380 nm, and 430 nm to 600 nm.
好ましくは、イメージは、異なる領域における異なる構造深さの非周期的異方性面レリーフ微細構造によって少なくとも部分的に符号化される。このようなイメージは、局所的に異なる色又はグレーレベルで現れる。異なる深さの作製は、例えば、基板へのエッチングを局所的にブロックするか又は遅延させることによって行うことができる。 Preferably, the image is at least partially encoded by non-periodic anisotropic surface relief microstructures of different structural depths in different regions. Such images appear in locally different colors or gray levels. Fabrication of different depths can be done, for example, by locally blocking or delaying etching into the substrate.
本発明の好ましい実施形態では、イメージの少なくとも１つの部分のための非周期的、異方性面レリーフ微細構造符号化は、下部区域から上部区域への及び上部区域から下部区域への遷移の面変調を有する領域を含み、面領域の（第１の）横方向に、２０マイクロメートル内毎に上部区域から下部区域への又はその逆への（平均で）少なくとも１つの遷移が存在し、好ましくは、追加的に、第１の方向に対して垂直である面領域の第２の横方向に、２００マイクロメートル内毎に上部区域から下部区域への又はその逆への平均で少なくとも１つの遷移が存在する。 In a preferred embodiment of the present invention, the aperiodic, anisotropic surface relief microstructure coding for at least one part of the image is performed in the plane of transition from the lower area to the upper area and from the upper area to the lower area. Preferably includes at least one transition (on average) from the upper zone to the lower zone or vice versa every 20 micrometers, in the (first) lateral direction of the surface area, including areas with modulation Additionally, at least one transition on average in the second lateral direction of the surface area perpendicular to the first direction, from the upper section to the lower section or vice versa within 200 micrometers Exists.
好ましくは、イメージは、第１の横方向において上部区域から下部区域への又はその逆への隣接する遷移間の横方向の平均距離が０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの範囲にある、非周期的、異方性面レリーフ微細構造によって、少なくとも部分的に符号化される。有利には、横方向の平均距離は、０．５マイクロメートル〜５マイクロメートルの範囲にある。有利には、第１の横方向に対して垂直である第２の横方向において、上部区域から下部区域への遷移間の平均距離は、１００マイクロメートル未満であり、より有利には、５０マイクロメートル未満である。 Preferably, the image has a lateral average distance between adjacent transitions from the upper section to the lower section or vice versa in the first lateral direction, in the range of 0.5 micrometers to 10 micrometers. Encoded at least in part by a periodic, anisotropic surface relief microstructure. Advantageously, the average lateral distance is in the range of 0.5 to 5 micrometers. Advantageously, in a second lateral direction perpendicular to the first lateral direction, the average distance between transitions from the upper section to the lower section is less than 100 micrometers, more advantageously 50 micrometers. Less than a meter.
異方性面レリーフ構造を説明するために、面レリーフアスペクト比（ＳＲＡＲ）という用語は、本発明の文脈のために、異方性面レリーフパターンの幅に対する平均長さの比と定められる。ＳＲＡＲは、面レリーフ微細構造で散乱した光の方位光学的外観を強く決定する。少なくとも２つの横方向において平均で同じ長さを呈する面レリーフパターンに対応するＳＲＡＲ＝１では、入射光の散乱特性は、光の方位入射角度とほとんど無関係である。したがって、面レリーフ微細構造を包含する要素が要素の面に対して垂直な軸に沿って回転するとき、ＳＲＡＲ＝１のレリーフ微細構造の面から反射した光の強度はほとんど変化しない。 To describe the anisotropic surface relief structure, the term surface relief aspect ratio (SRAR) is defined for the context of the present invention as the ratio of the average length to the width of the anisotropic surface relief pattern. SRAR strongly determines the azimuthal optical appearance of light scattered by the surface relief microstructure. With SRAR = 1, corresponding to a surface relief pattern that averages the same length in at least two lateral directions, the scattering characteristics of the incident light are almost independent of the azimuth incident angle of the light. Thus, when an element containing a surface relief microstructure rotates along an axis perpendicular to the plane of the element, the intensity of light reflected from the surface of the relief microstructure with SRAR = 1 hardly changes.
ＳＲＡＲ＞１を意味する異方性レリーフ構造では、反射した光の強度は、光の方位入射角度に左右される。この方位入射角度への依存性を視覚的に認識することができるようにするために、ＳＲＡＲは、１．１より大きくなければならない。異なる異方性軸を有する面レリーフ構造のパターンのイメージセットアップの可視コントラストを増加させるために、２より大きいＳＲＡＲ値が好ましい。５より大きいＳＲＡＲ値が更に好ましい。 In the anisotropic relief structure meaning SRAR> 1, the intensity of the reflected light depends on the azimuth incidence angle of the light. In order to be able to visually recognize this dependence on the azimuth angle of incidence, SRAR must be greater than 1.1. SRAR values greater than 2 are preferred in order to increase the visible contrast of an image setup for a pattern of surface relief structures with different anisotropic axes. SRAR values greater than 5 are more preferred.
非常に大きいＳＲＡＲ値では、有意な量の光が散乱して入る方位角度の範囲は小さくなり、面レリーフパターンで作製されたイメージから反射した光を認識することが困難になる。したがって、好ましくはＳＲＡＲが５０未満であり、より好ましくはＳＲＡＲが２０未満である、少なくとも１つの領域が存在する。 At very large SRAR values, the range of azimuth angles into which a significant amount of light scatters becomes small, making it difficult to recognize the reflected light from an image produced with a surface relief pattern. Accordingly, there is at least one region that preferably has an SRAR of less than 50, more preferably an SRAR of less than 20.
本発明の文脈において、「面レリーフ曲線因子」という用語は、すべての上部及びすべての下部区域上の合計領域に対する上部区域の総領域の比と定められる。好ましくは、面レリーフ曲線因子が０．０５０〜０．９５の範囲にある、より好ましくは０．２〜０．８の範囲にある、及び更に好ましくは０．３〜０．７の範囲にある少なくとも１つの領域が存在する。 In the context of the present invention, the term “surface relief fill factor” is defined as the ratio of the total area of the upper area to the total area on all upper and all lower areas. Preferably, the surface relief curve factor is in the range of 0.050 to 0.95, more preferably in the range of 0.2 to 0.8, and even more preferably in the range of 0.3 to 0.7. There is at least one region.
本発明の文脈において、水平域は、構造の高さが構造の中間深さの２０％未満で変動する微細構造内の領域と定められるものとする。 In the context of the present invention, a horizontal region shall be defined as a region within a microstructure where the height of the structure varies by less than 20% of the intermediate depth of the structure.
好ましくは、本発明による光学要素は、少なくとも部分的に反射性である。したがって、本発明による光学要素は、好ましくは、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、又は顔料などの、材料を使用した反射性の又は部分的に反射性の層を含む。反射性の又は部分的に反射性の層は、更に、光学要素の部分だけを被覆するように構造化され得る。これは、例えば、層の構造化された堆積又は局所的な脱金属化によって達成され得る。 Preferably, the optical element according to the invention is at least partially reflective. Thus, the optical element according to the invention preferably comprises a reflective or partially reflective layer using materials such as gold, silver, copper, aluminum, chromium or pigments. The reflective or partially reflective layer can be further structured to cover only a portion of the optical element. This can be achieved, for example, by structured deposition of layers or local demetalization.
反射はまた、異なる屈折率を有する材料への遷移よって引き起こされ得る。したがって、本発明の好ましい実施形態では、本発明による光学要素の微細構造の面は、誘電体材料で少なくとも部分的に被覆される。高屈折率材料の例は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩＴＯ、又はＴｉＯ２である。高屈折率材料のナノ粒子を含む複合材料もまた、好適であり得る。被覆媒体は、デバイスの色外観を変化させるために、特定の色に対して吸収性であってもよい。 Reflection can also be caused by transitions to materials with different refractive indices. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the microstructured surface of the optical element according to the invention is at least partially coated with a dielectric material. Examples of high refractive index materials are ZnS, ZnSe, ITO, or TiO2. Composite materials comprising nanoparticles of high refractive index material may also be suitable. The coating medium may be absorptive for a particular color to change the color appearance of the device.
任意に、本発明による光学要素の面レリーフ微細構造は、要素を機械的衝撃、汚染から保護するために、かつこのような要素の複製品の権限のない違法な作製を防止するために、密封され得る。したがって、本発明による光学要素は、好ましくは、微細構造の上部に密封層を含む。 Optionally, the surface relief microstructure of the optical element according to the present invention is sealed to protect the element from mechanical shock, contamination and to prevent unauthorized illegal production of duplicates of such element. Can be done. Thus, the optical element according to the invention preferably comprises a sealing layer on top of the microstructure.
微細構造の深さに応じて、干渉色がもたらされ得る。広範な色パレットが、例えば黄色、オレンジ色、バラ色、紫色、青色、及び緑色の浅めから深めの変調から、得られ得る。更に深い構造では、更に高次の色が現れ得る。干渉色は、典型的に、明確な角度依存性を示す。特定の角度下においては、色は見えるが、他の角度では、色は変化するか又は見えなくなり得る。したがって、パターンは、色が観察角度及び／又は光の入射角度に左右される色付きのパターンと認識される。 Depending on the depth of the microstructure, interference colors can be produced. A wide color palette can be obtained from shallow to deep modulations of, for example, yellow, orange, rosy, purple, blue, and green. In deeper structures, higher order colors can appear. The interference color typically exhibits a clear angular dependence. Under certain angles, the color is visible, but at other angles, the color may change or disappear. Therefore, the pattern is recognized as a colored pattern whose color depends on the observation angle and / or the incident angle of light.
本発明による光学要素はまた、他のセキュリティ特性を組み込むことができる。それらのセキュリティ特性のうちのいくつかは、要素の作製のために使用されるマスタに既に存在し得る。このような特性は、例えば、ホログラム又はキネグラムである。第１、第２、又は第３のレベルのセキュリティ特性であり得る他のセキュリティ特性が、追加的なプロセス及び／又は追加的な層に追加され得る。追加的な特性は、特殊な光学的効果をもたらさずに、永久に可視であってもよい。好ましくは、追加される特性は、例えば同様にホログラム若しくはキネグラムによって又はコレステリック若しくは干渉層によって実現された、視角依存性を示す。より好ましい実施形態では、観察ツールを使用せずに検知することができない第２のレベルのセキュリティ特性が追加される。このような特性は、例えば、蛍光によって又は複屈折材料によって導入される。異なる位相差又は光軸配向の領域を含む複屈折層が、特に好ましい。このような複屈折層に収められたセキュリティ特性は、偏光、例えば偏光子シートを使用した、観察によってのみ可視である。加えて、光学要素は、磁性領域を含むことができる。 The optical element according to the invention can also incorporate other security properties. Some of those security properties may already exist in the master used for the creation of the element. Such a characteristic is, for example, a hologram or a kinegram. Other security characteristics, which may be first, second, or third level security characteristics, may be added to additional processes and / or additional layers. The additional properties may be permanently visible without causing special optical effects. Preferably, the added characteristic exhibits viewing angle dependence, for example also realized by holograms or kinegrams or by cholesteric or interference layers. In a more preferred embodiment, a second level security feature is added that cannot be detected without using an observation tool. Such properties are introduced, for example, by fluorescence or by birefringent materials. Particularly preferred are birefringent layers comprising regions of different retardation or optical axis orientation. The security characteristics housed in such a birefringent layer are only visible by observation using polarized light, for example a polarizer sheet. In addition, the optical element can include a magnetic region.
本発明によってもたらされる光学要素は、光強度の空間変調を取り扱う異なる用途で使用され得る。好ましくは、本発明による光学要素は、セキュリティデバイスのセキュリティ要素として使用される。詳細には、このようなセキュリティデバイスは、模造及び改竄を防ぐために、文書、パスポート、免許証、株券及び債券、クーポン、小切手、証明書、クレジットカード、銀行券、チケットなどに適用されるか又は組み込まれる。セキュリティデバイスは更に、ブランド若しくは製品保護デバイスとして、又は包装紙、梱包箱、封筒などのような、梱包のための手段として適用されるか又は組み込まれ得る。有利には、セキュリティデバイスは、タグ、セキュリティストリップ、ラベル、繊維、糸、積層体、又はパッチなどの形態をとることができる。 The optical element provided by the present invention can be used in different applications dealing with spatial modulation of light intensity. Preferably, the optical element according to the invention is used as a security element of a security device. Specifically, such security devices are applied to documents, passports, licenses, stock certificates and bonds, coupons, checks, certificates, credit cards, banknotes, tickets, etc. to prevent counterfeiting and tampering or Incorporated. The security device may further be applied or incorporated as a brand or product protection device or as a means for packaging, such as wrapping paper, packaging boxes, envelopes and the like. Advantageously, the security device may take the form of a tag, security strip, label, fiber, thread, laminate, patch or the like.
高さヒストグラムに基づくメリット関数は、明確な面レリーフ水平域を特徴付けるために有益であり得る。可能なメリット関数Ｍは、以下の通りである。
メリット関数Ｍは、ピーク幅とレリーフ変調深さとの関係を使用する。水平域周辺の上部及び下部区域の偏差の範囲は、レリーフ変調深さの特定の定められた分数内でなければならない。Δｘ１及びΔｘ２は、全ピーク高さの高さ１／ｅで測定されるような２つのヒストグラムピークの幅であり、ｅは、自然対数の底（ｅ≒２．７２）であり、ｄは、（平均水平域間距離又はレリーフ変調深さに対応する）２つのピークの距離である。
The merit function M uses the relationship between the peak width and the relief modulation depth. The range of deviations in the upper and lower areas around the horizontal area must be within a specific defined fraction of the relief modulation depth. Δx1 and Δx2 are the widths of two histogram peaks as measured at
本発明の方法において使用される面レリーフ微細構造は、好ましくは、２より大きい、メリット関数Ｍを有する。より好ましくは、Ｍは３．５より大きい。 The surface relief microstructure used in the method of the present invention preferably has a merit function M greater than 2. More preferably, M is greater than 3.5.
Claims (16)
−要素上に非周期的、異方性面レリーフ微細構造のパターンをもたらし、その結果、パターンが、微細構造の異なる異方性方向の領域を含み、第２のイメージの情報内容を符号化するパターンが、第１のイメージの情報内容を符号化するパターンにおいて使用されない異方性方向を有した少なくとも１つの領域を有すること、
を含む方法。 A method of manufacturing an optical element having characteristics such that a first image looks optimal under a first viewing angle and a second image looks optimal under a second viewing angle when light is incident on the surface of the element. There,
A non-periodic, anisotropic surface relief microstructure pattern on the element, so that the pattern includes regions of different anisotropy direction of the microstructure and encodes the information content of the second image The pattern has at least one region with an anisotropic direction not used in the pattern encoding the information content of the first image;
Including methods.
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